第四章综合拔高练（高考真题演练含答案解析）-鲁科版高中物理高二上学期（选必一）

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第4章　光的折射和全反射综合拔高练高考真题练考点1　光的折射1.(2023江苏,5)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大,太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是(　　)　　　　　　　　2.(多选题)[2023全国甲,34(1)]等腰三角形abc为一棱镜的横截面,ab=ac;一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜,在bc边反射后从ac边射出,出射光分成了不同颜色的两束,甲光的出射点在乙光的下方,如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是(　　)A.甲光的波长比乙光的长B.甲光的频率比乙光的高C.在棱镜中的传播速度,甲光比乙光的大D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率E.在棱镜内bc边反射时的入射角,甲光比乙光的大3.(2023浙江1月选考,13)如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图。一细黄光束从直角边AB以角度θ入射,依次经AC和BC两次反射,从直角边AC出射。出射光线相对于入射光线偏转了α角,则α(　　)A.等于90°　　　　B.大于90°C.小于90°　　　　D.与棱镜的折射率有关4.(2023海南,14)如图所示,在用激光测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖与光屏P平行放置,从另一侧用激光笔以一定角度照射,此时在光屏上的S1处有激光点,移走玻璃砖,光点移到S2处。(1)请在图中画出激光束经玻璃砖折射后完整的光路图;(2)已经测出AB=l1,OA=l2,S1S2=l3,则折射率n=　　　　(用l1、l2、l3表示); (3)若改用宽度比ab更小的玻璃砖做实验,则S1、S2间的距离会　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 5.[2023全国乙,34(2)]如图,一折射率为2的棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC,AB=AC=l,BC边所在底面上镀有一层反射膜。一细光束沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜,若这束光被BC边反射后恰好射向顶点A,求M点到A点的距离。6.[2021湖南,16(2)]我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验,认识到光沿直线传播。身高1.6 m的人站在水平地面上,其正前方0.6 m处的竖直木板墙上有一个圆柱形孔洞,直径为1.0 cm、深度为1.4 cm,孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此时,由于孔洞深度过大,使得成像不完整,如图所示。现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质,不考虑光在透明介质中的反射。(ⅰ)若该人通过小孔能成完整的像,透明介质的折射率最小为多少?(ⅱ)若让掠射进入孔洞的光能成功出射,透明介质的折射率最小为多少?考点2　光的全反射7.(2023湖北,6)如图所示,楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°,OP边上的点光源S到顶点O的距离为d,垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°。不考虑多次反射,OQ边上有光射出部分的长度为(　　)A.12d　　　　B.22d　　　　C.d　　　　D.2d8.(多选题)(2023湖南,7)一位潜水爱好者在水下活动时,利用激光器向岸上救援人员发射激光信号,设激光光束与水面的夹角为α,如图所示。他发现只有当α大于41°时,岸上救援人员才能收到他发出的激光光束,下列说法正确的是(　　)A.水的折射率为1sin41°B.水的折射率为1sin49°C.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°D.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°9.(2023浙江6月选考,13)在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体,直角边的长度为0.9 m,水的折射率n=43,细灯带到水面的距离h=710 m,则有光射出的水面形状(用阴影表示)为(　　)A　　B　　C　　D10.(2022山东,7)柱状光学器件横截面如图所示,OP右侧是以O为圆心、半径为R的14圆,左侧是直角梯形,AP长为R,AC与CO夹角45°,AC中点为B。a、b两种频率的细激光束,垂直AB面入射,器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变,入射点从A向B移动过程中,能在PM面全反射后,从OM面出射的光是(不考虑三次反射以后的光)(　　)A.仅有a光　　　　B.仅有b光C.a、b光都可以　　　　D.a、b光都不可以11.(2023山东,16)一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量,其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N,相距为d,直径均为2a,折射率为n(nθ乙,由于反射角等于入射角,故E正确。3.A　在BC面的平面镜中成像如图所示,由对称性可知β=φ,由几何知识及光路可逆可知,光线在AC处的折射角为θ,由于光线在AB、AC边的法线改变90°,所以出射光线相对于入射光线偏转了90°,故选A。4.答案　(1)图见解析　(2)l1(l1−l3)2+l22(l1−l3)l12+l22　(3)变小解析　(1)光线穿过平行玻璃砖的出射光线和入射光线平行,过S1作BS2的平行线,交ad于C点,连接OC,光路图如图所示。(2)根据几何关系可知,入射角的正弦值sin i=l1l12+l22,折射角的正弦值sin r=l1−l3(l1−l3)2+l22,根据折射定律有n=sinisinr=l1(l1−l3)2+l22(l1−l3)l12+l22。(3)若玻璃砖的宽度变小,ad边与两条光线的交点距离变小,即BC变小,则S1、S2间的距离也会变小。5.答案　3−33l解析　折射率n=2,因为入射光束垂直于BC,所以在AB面上入射角θ1=45°,根据n=sin θ1sin θ2=2得,折射角θ2=30°,则∠BMN=60°,又因∠MBN=45°,得出∠MNB=75°,则光线在BC上的入射角θ=15°,在△AMN中∠MNA=2θ=30°,∠AMN=90°+30°=120°,则∠MAN=30°,△AMN为等腰三角形。设AM为d,则MN=d,又因为AB=l,则MB=l-d,在△BNM中,应用正弦定理得BNsin60°=MNsin45°得BN=32d再应用余弦定理,BN2=BM2+MN2-2BM·MN cos 60°代入数据得32d2=(l-d)2+d2-2(l-d)·d×12得d=3−33l(d=3+33l舍去)6.答案　(ⅰ)1.4　(ⅱ)1.7解析　(ⅰ)填充透明介质后,人通过小孔恰能成完整的像的光路图如图所示sin θ=0.8m1m=0.8sin α=12.96由折射定律得n=sinθsinα=42.965因此最小折射率为nmin=42.965≈1.4(ⅱ)因掠射是光从光疏介质到光密介质,入射角接近90°,光路如图所示,故由折射定律得:sin C=12.96nmin=1sinC=2.96≈1.77.C　在N点发生折射时,由几何关系知入射角为30°,则折射率n=sin45°sin30°=2,由sin C=1n知,全反射临界角C=45°,OQ边上有光射出部分如图中AB区域,由几何关系可知SD=d2,则AB=2SD=d,C正确。8.BC　当α等于41°时,入射角为49°,此时刚好发生全反射,由sin C=1n得水的折射率n=1sin49°,A错误,B正确;当以α=60°向水面发射激光时,入射角为θ1=30°,设折射角为θ2,则由n=sin θ2sin θ1、n>1可知θ2>30°,则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°,C正确,D错误。9.C　全反射临界角的正弦值为sin C=1n=34,根据三角函数知识得cos C=74, tan C=sinCcosC=37,假设在距水面h处有一点光源,则其在水面照亮的区域为圆形,如图甲所示,设其半径为R,则tan C=Rℎ,解得R=0.3 m。细灯带可看成由一系列点光源组成,由于l sin 45°